WO2007074276A2 - Appareil de separation d'air par distillation cryogenique - Google Patents

Appareil de separation d'air par distillation cryogenique Download PDF

Info

Publication number
WO2007074276A2
WO2007074276A2 PCT/FR2006/051366 FR2006051366W WO2007074276A2 WO 2007074276 A2 WO2007074276 A2 WO 2007074276A2 FR 2006051366 W FR2006051366 W FR 2006051366W WO 2007074276 A2 WO2007074276 A2 WO 2007074276A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
line
section
exchange
air
column
Prior art date
Application number
PCT/FR2006/051366
Other languages
English (en)
Other versions
WO2007074276A3 (fr
Inventor
Benoit Davidian
Original Assignee
L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude filed Critical L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude
Priority to EP06842175.9A priority Critical patent/EP1966554B1/fr
Priority to PL06842175T priority patent/PL1966554T3/pl
Priority to ES06842175.9T priority patent/ES2689041T3/es
Priority to JP2008546547A priority patent/JP5074416B2/ja
Priority to US12/097,641 priority patent/US20080271481A1/en
Priority to DK06842175.9T priority patent/DK1966554T3/en
Priority to CN2006800479541A priority patent/CN101341370B/zh
Publication of WO2007074276A2 publication Critical patent/WO2007074276A2/fr
Publication of WO2007074276A3 publication Critical patent/WO2007074276A3/fr

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04624—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using integrated mass and heat exchange, so-called non-adiabatic rectification, e.g. dephlegmator, reflux exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04254—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using the cold stored in external cryogenic fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F25J3/04296—Claude expansion, i.e. expanded into the main or high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04872—Vertical layout of cold equipments within in the cold box, e.g. columns, heat exchangers etc.
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J5/00—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants
    • F25J5/002—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger
    • F25J5/007—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger combined with mass exchange, i.e. in a so-called dephlegmator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/02—Processes or apparatus using separation by rectification in a single pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/42—Nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/44—Particular materials used, e.g. copper, steel or alloys thereof or surface treatments used, e.g. enhanced surface

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for separating air by cryogenic distillation, in particular for the production of nitrogen.
  • a nitrogen generator described in US Pat. No. 5,899,093 comprises an exchange line in which the air to be distilled is cooled, a distillation column in which the air is separated at a nitrogen-rich flow rate at the top of the column and at a head. flow enriched with oxygen in column vat. To provide reflux, a portion of the nitrogen-rich flow is sent to a reboiler-condenser where it condenses by heat exchange with the oxygen-enriched flow. Alternatively the nitrogen can condense in a dephlegmator.
  • the rich liquid partially vaporized in the dephlegmator is sent to a phase separator and the liquid formed in the separator flows back to the dephlegmator.
  • the present invention aims to suppress the bath-reboiler-reboiler, which imposes constraints: investment, in particular to ensure liquid recirculation
  • an apparatus for separating air by cryogenic distillation for the production of nitrogen comprising: a) an exchange line b) a simple distillation column containing trays and / or structured packings; (c) a line for supplying compressed and purified air to the exchange line; (d) a line for supplying compressed, purified and cooled air from the exchange line to the distillation column; conduct to extract an oxygen-enriched liquid from the column and to send it to the exchange line characterized in that the exchange line comprises two sections, a dephlegmation section and a heat exchange section; the dephlegmation section is connected to the column and the oxygen-enriched liquid line and the heat exchange section is connected to the air line and the dephlegmation section.
  • the exchange line is located above the distillation column
  • the apparatus comprises means for feeding and / or expansion of air or vaporized rich liquid;
  • the pipe for sending compressed, purified and cooled air from the exchange line to the distillation column is connected to the cold end of the heat exchange section;
  • the apparatus comprises means for redistributing the passages between the heat exchange section and the dephlegmation section;
  • the exchange line is made of copper or aluminum and / or the distillation column is made of stainless steel;
  • the exchange line and the distillation column are made of aluminum
  • the exchange line is a plate heat exchanger and fin brazed.
  • a process for separating air by cryogenic distillation for the production of nitrogen in an apparatus comprising an exchange line and a simple distillation column containing trays and / or structured packings, in which compressed and purified air is sent to the exchange line, compressed, purified and cooled air is sent from the exchange line to the distillation column, a liquid flow is drawn off enriched with oxygen from the column and sent to the exchange line characterized in that the exchange line comprises two sections, a dephlegmation section and a heat exchange section; the dephlegmation section is connected to the column and the oxygen-enriched liquid line and the heat exchange section is connected to the air line and the dephlegmation section and that the fluid flow enriched with Oxygen vaporizes entirely in the heat exchange section to produce a gas enriched with oxygen.
  • the invention proposes to integrate the "vaporization-condensation" function in the main exchanger by using the coldest part of the exchanger as a dephlegmator in order to condense the nitrogen therein.
  • the interests of the invention are as follows: • There is a “natural” purge of the rich liquid, which is not concentrated by vaporization (like a pump apparatus).
  • the cold box is higher, but much less wide because the exchanger is above the column, which results in a significant gain.
  • a compressed air flow is purified in a purification unit (not shown) and sent to the hot end of an exchange line 3.
  • the exchange line comprises a conventional heat exchange section 3A and a heat exchanger. section 3B of deflegmation. The two sections are contiguous and the exchange line is a plate and finned heat exchanger.
  • the air 1 cools in the exchange line to the cold end of the section 3A, then leaves the exchange line to be sent to the base of a single distillation column 7.
  • the column 7 contains packings structured or trays 9.
  • the air separates into an oxygen-enriched flow 11 and a nitrogen-enriched flow.
  • the oxygen-enriched flow 11 is withdrawn in liquid form from column 7 and sent to the cold end of section 3B.
  • the nitrogen-enriched gas exits directly from the top of the column in the passages of section 3B.
  • the exchange line 3 has the same width as the head of the column 7 and is welded to the ferrule of the column (by a round-square or round-rectangular adapter piece).
  • the frigories necessary for the distillation are supplied by liquid nitrogen liquor 13 from storage in a known manner described in EP-A-0452177.
  • an air turbine 1 or vaporized rich liquid may be provided.
  • Section 3B includes two nitrogen passages for a rich liquid passage.
  • the rich liquid vaporizes entirely in this section 3B of the exchange line 3 so that it is completely transformed into gas.
  • Nitrogen condenses in part the condensed part falls by gravity into the column to serve as reflux, the exchange line 3 is installed above the column (by direct welding or possibly with adequate pipes) . The rest of the nitrogen gas continues its rise through the entire exchange line 3.
  • Section 3A of the exchange line is composed of the classic main exchange line.
  • the gaseous nitrogen and the vaporized rich liquid warm up against the incoming air 1.
  • the exchange line 3 is preferably copper or aluminum and the column 7 will be stainless steel. If the exchange line is aluminum and the stainless steel column, provide a joint junction (s) between the two. Otherwise the exchange line 3 and the column 7 may be aluminum.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

Un appareil de séparation d'air par distillation cryogénique pour la production d'azote comprend une ligne d'échange (3), une simple colonne de distillation (7) contenant des plateaux et/ou des garnissages structurés, une conduite pour envoyer de l'air comprimé et épuré (1 ) à la ligne d'échange, une conduite pour envoyer de l'air comprimé, épuré et refroidi de la ligne d'échange à la colonne de distillation, une conduite pour soutirer un liquide enrichi en oxygène (11 ) de la colonne et pour l'envoyer à la ligne d'échange, la ligne d'échange comprenant deux sections, une section de déphlegmation (3B) et une section d'échange de chaleur (3A); la section de déphlegmation est connectée à la colonne et à la conduite de liquide riche et la section d'échange de chaleur est connectée à la conduite d'air et à la section de déphlegmation.

Description

APPAREIL DE SEPARATION D'AIR PAR DISTILLATION CRYOGENIQUE
La présente invention concerne un appareil de séparation d'air par distillation cryogénique, en particulier pour la production d'azote. Un générateur d'azote décrit dans US-A-5899093 comprend une ligne d'échange où se refroidit l'air à distiller, une colonne de distillation où l'air est séparé en un débit riche en azote en tête de colonne et en un débit enrichi en oxygène en cuve de colonne. Pour fournir du reflux, une partie du débit riche en azote est envoyé à un rebouilleur-condenseur où il se condense par échange de chaleur avec le débit enrichi en oxygène. Alternativement l'azote peut se condenser dans un déphlegmateur. Le liquide riche partiellement vaporisé dans le déphlegmateur est envoyé à un séparateur de phases et le liquide formé dans le séparateur circule de nouveau vers le déphlegmateur La présente invention vise à supprimer le condenseur-rebouilleur à bain, qui impose des contraintes : • de coût d'investissement, notamment pour assurer une recirculation de liquide
• de concentration des impuretés (CnHm, N2O, CO2,...)
• de purge liquide
• de maintien de niveau • de mesure de niveau
Selon un objet de l'invention, il est prévu un appareil de séparation d'air par distillation cryogénique pour la production d'azote comprenant : a) une ligne d'échange b) une simple colonne de distillation contenant des plateaux et/ou des garnissages structurés c) une conduite pour envoyer de l'air comprimé et épuré à la ligne d'échange d) une conduite pour envoyer de l'air comprimé, épuré et refroidi de la ligne d'échange à la colonne de distillation e) une conduite pour soutirer un liquide enrichi en oxygène de la colonne et pour l'envoyer à la ligne d'échange caractérisé en ce que la ligne d'échange comprend deux sections, une section de déphlegmation et une section d'échange de chaleur ; la section de déphlegmation est connectée à la colonne et à la conduite de liquide enrichi en oxygène et la section d'échange de chaleur est connectée à la conduite d'air et à la section de déphlegmation.
Selon des objets facultatifs :
- la ligne d'échange est située au-dessus de la colonne de distillation ;
- la section de déphlegmation est fixée à la tête de la colonne ;
- l'appareil comprend des moyens de biberonnage et/ou de détente d'air ou de liquide riche vaporisé ;
- la conduite pour envoyer de l'air comprimé, épuré et refroidi de la ligne d'échange à la colonne de distillation est connectée au bout froid de la section d'échange de chaleur ;
- l'appareil comprend des moyens de redistribution des passages entre la section d'échange de chaleur et la section de déflegmation ;
- la ligne d'échange est en cuivre ou en aluminium et/ou la colonne de distillation est en acier inoxydable ;
- la ligne d'échange et la colonne de distillation sont en aluminium ;
- la ligne d'échange est un échangeur à plaques et à ailettes brasées. Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un procédé de séparation d'air par distillation cryogénique pour la production d'azote dans un appareil comprenant une ligne d'échange et une simple colonne de distillation contenant des plateaux et/ou des garnissages structurés, dans lequel on envoie de l'air comprimé et épuré à la ligne d'échange, on envoie de l'air comprimé, épuré et refroidi de la ligne d'échange à la colonne de distillation, on soutire un débit de liquide enrichi en oxygène de la colonne et on l'envoie à la ligne d'échange caractérisé en ce que la ligne d'échange comprend deux sections, une section de déphlegmation et une section d'échange de chaleur; la section de déphlegmation est connectée à la colonne et à la conduite de liquide enrichi en oxygène et la section d'échange de chaleur est connectée à la conduite d'air et à la section de déphlegmation et en ce que le débit de liquide enrichi en oxygène se vaporise entièrement dans la section d'échange de chaleur pour produire un gaz enrichi en oxygène. L'invention propose d'intégrer la fonction « vaporisation-condensation » dans l'échangeur principal en utilisant la partie la plus froide de l'échangeur comme déphlegmateur afin d'y condenser l'azote. Les intérêts de l'invention sont les suivants : • II y a une purge « naturelle » du liquide riche, qui est peu concentré par vaporisation (à l'image d'un appareil à pompe).
• Comme on n'a plus besoin de purge de liquide de déconcentration, ceci permet : o de supprimer les équipements qui y sont associés, dont la fosse à cailloux (ou pot de purge) nécessaire du fait d'une purge régulière et dont les équipements qui permettent de s'assurer de la fiabilité et l'effectivité de la purge, o un gain de puissance frigorifique (pour un appareil biberonné, la consommation d'azote liquide est fortement réduite d'où une réduction du coût opératoire), o d'alléger le suivi opération de cette purge « critique » en terme de sécurité.
• Suppression de la mesure de niveau, des pinces de mises à chauds des prises d'impulsion, des éventuels bulleurs et de la jauge de niveau et allégement suivi opération de cette mesure « critique » en terme de sécurité.
• Suppression pot de recirculation.
Le surcoût sur échangeur est marginal, voire nul si on convertit une partie du gain de la puissance frigorifique dans une ligne d'échange un peu moins performante (et donc moins grande).
La boite froide est plus haute, mais beaucoup moins large car l'échangeur est au-dessus de la colonne, ce qui se traduit par un gain important.
L'invention sera décrite en plus de détail en se référant à la figure qui représente un appareil de séparation d'air selon l'invention. Un débit d'air comprimé est épuré dans une unité d'épuration (non- illustrée) et envoyé au bout chaud d'une ligne d'échange 3. La ligne d'échange comprend une section 3A d'échange de chaleur classique et une section 3B de déphlegmation. Les deux sections sont contiguës et la ligne d'échange est un échangeur à plaques et à ailettes brasées.
L'air 1 se refroidit dans la ligne d'échange jusqu'au bout froid de la section 3A, puis sort de la ligne d'échange pour être envoyé en base d'une simple colonne de distillation 7. La colonne 7 contient des garnissages structurés ou des plateaux 9.
L'air se sépare en un débit 11 enrichi en oxygène et un débit enrichi en azote. Le débit enrichi en oxygène 11 est soutiré sous forme liquide de la colonne 7 et envoyé au bout froid de la section 3B.Le gaz enrichi en azote sort directement de la tête de la colonne dans les passages de la section 3B. de préférence la ligne d'échange 3 a la même largeur que la tête de la colonne 7 et est soudée à la virole de la colonne (par une pièce d'adaptation rond-carré ou rond-rectangulaire).
Les frigories nécessaires à la distillation sont fournies par biberonnage d'azote liquide 13, provenant d'un stockage de manière connue décrite dans EP- A-0452177. Alternativement ou additionnellement une turbine d'air 1 ou de liquide riche vaporisé peut être prévue.
La section 3B comprend deux passages d'azote pour un passage de liquide riche. Le liquide riche se vaporise entièrement dans cette section 3B de la ligne d'échange 3 de sorte qu'il est entièrement transformé en gaz. L'azote se condense en partie : la partie condensée retombe par gravité dans la colonne pour servir de reflux, la ligne d'échange 3 étant installée au-dessus de la colonne (par soudage direct ou éventuellement à l'aide de tuyauteries adéquates). Le reste de l'azote gazeux continue son ascension à travers toute la ligne d'échange 3.
La section 3A de la ligne d'échange est composée de la ligne d'échange principale classique. L'azote gazeux et le liquide riche vaporisé se réchauffent face à l'air entrant 1.
Pour optimiser la ligne d'échange 3, au niveau de l'interface entre les deux sections, on pourra ré-affecter les doubles passages azote de la section
3B de déphlegmation entre l'azote à réchauffer et l'air à refroidir de la section
3A. Ceci peut être réalisé par entrée/sortie de fluide (boite de distribution), ou, de façon préférentielle, par redistribution interne (utilisation de barres et de tôles séparatrices perforées).
La ligne d'échange 3 est de préférence en cuivre ou en aluminium et la colonne 7 sera en acier inoxydable. Si la ligne d'échange est en aluminium et la colonne en acier inoxydable, il faut prévoir une (des) jonction(s) mixte(s) entre les deux. Sinon la ligne d'échange 3 et la colonne 7 peuvent être en aluminium.

Claims

REVENDICATIONS
1. Appareil de séparation d'air par distillation cryogénique pour la production d'azote comprenant : a) une ligne d'échange (3) b) une simple colonne de distillation (7) contenant des plateaux et/ou des garnissages structurés c) une conduite (1 ) pour envoyer de l'air comprimé et épuré à la ligne d'échange d) une conduite pour envoyer de l'air comprimé, épuré et refroidi de la ligne d'échange à la colonne de distillation e) une conduite (11 ) pour soutirer un liquide enrichi en oxygène de la colonne et pour l'envoyer à la ligne d'échange caractérisé en ce que la ligne d'échange comprend deux sections, une section de déphlegmation (3B) et une section d'échange de chaleur (3A) ; la section de déphlegmation est connectée à la colonne et à la conduite de liquide enrichi en oxygène et la section d'échange de chaleur est connectée à la conduite d'air et à la section de déphlegmation.
2. Appareil selon la revendication 1 dans lequel la ligne d'échange (3) est située au-dessus de la colonne de distillation (7).
3. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2 dans lequel la section de déphlegmation (3B) est fixée à la tête de la colonne (7).
4. Appareil selon l'une des revendications précédentes comprenant des moyens de biberonnage (13) et/ou de détente d'air (5) ou de liquide riche vaporisé.
5. Appareil selon l'une des revendications précédentes dans lequel la conduite pour envoyer de l'air comprimé, épuré et refroidi de la ligne d'échange à la colonne de distillation est connectée au bout froid de la section d'échange de chaleur (3A).
6. Appareil selon l'une des revendications précédentes comprenant des moyens de redistribution des passages entre la section d'échange de chaleur et la section de déphlegmation.
7. Appareil selon l'une des revendications précédentes dans lequel la ligne d'échange (3) est en cuivre ou en aluminium et/ou la colonne de distillation (7) est en acier inoxydable.
8. Appareil selon l'une des revendications précédentes dans lequel la ligne d'échange (3) et la colonne de distillation (7) sont en aluminium.
9. Procédé de séparation d'air par distillation cryogénique pour la production d'azote dans un appareil comprenant une ligne d'échange (3) et une simple colonne de distillation (7) contenant des plateaux et/ou des garnissages structurés, dans lequel on envoie de l'air comprimé et épuré à la ligne d'échange, on envoie de l'air comprimé, épuré et refroidi de la ligne d'échange à la colonne de distillation, on soutire un débit de liquide enrichi en oxygène de la colonne et on l'envoie à la ligne d'échange caractérisé en ce que la ligne d'échange comprend deux sections, une section de déphlegmation (3B) et une section d'échange de chaleur (3A); la section de déphlegmation est connectée à la colonne et à la conduite de liquide enrichi en oxygène et la section d'échange de chaleur est connectée à la conduite d'air et à la section de déphlegmation et en ce que le débit de liquide enrichi en oxygène se vaporise entièrement dans la section d'échange de chaleur pour produire un gaz enrichi en oxygène.
PCT/FR2006/051366 2005-12-20 2006-12-15 Appareil de separation d'air par distillation cryogenique WO2007074276A2 (fr)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP06842175.9A EP1966554B1 (fr) 2005-12-20 2006-12-15 Appareil de séparation d'air par distillation cryogénique
PL06842175T PL1966554T3 (pl) 2005-12-20 2006-12-15 Urządzenie do rozdzielania powietrza za pomocą destylacji kriogenicznej
ES06842175.9T ES2689041T3 (es) 2005-12-20 2006-12-15 Aparato de separación de aire mediante destilación criogénica
JP2008546547A JP5074416B2 (ja) 2005-12-20 2006-12-15 深冷蒸留による空気分離装置
US12/097,641 US20080271481A1 (en) 2005-12-20 2006-12-15 Air Separating Device by Means of Cryogenic Distillation
DK06842175.9T DK1966554T3 (en) 2005-12-20 2006-12-15 Apparatus for separating air by cryogenic distillation
CN2006800479541A CN101341370B (zh) 2005-12-20 2006-12-15 利用低温蒸馏的空气分离设备

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0553971A FR2895069B1 (fr) 2005-12-20 2005-12-20 Appareil de separation d'air par distillation cryogenique
FR0553971 2005-12-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2007074276A2 true WO2007074276A2 (fr) 2007-07-05
WO2007074276A3 WO2007074276A3 (fr) 2007-09-13

Family

ID=36660838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2006/051366 WO2007074276A2 (fr) 2005-12-20 2006-12-15 Appareil de separation d'air par distillation cryogenique

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20080271481A1 (fr)
EP (1) EP1966554B1 (fr)
JP (1) JP5074416B2 (fr)
CN (1) CN101341370B (fr)
DK (1) DK1966554T3 (fr)
ES (1) ES2689041T3 (fr)
FR (1) FR2895069B1 (fr)
PL (1) PL1966554T3 (fr)
WO (1) WO2007074276A2 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2929384A1 (fr) * 2008-03-27 2009-10-02 Air Liquide Appareil de separation d'air comprenant une simple colonne de distillation

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2026025A1 (fr) * 2007-07-30 2009-02-18 Linde Aktiengesellschaft Procédé et dispositif de production d'azote sous haute pression par séparation cryogénique d'air dans une colonne simple
WO2009063146A1 (fr) * 2008-03-28 2009-05-22 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Echangeur de chaleur et appareil de séparation d'air par distillation cryogénique incorporant un tel échangeur
FR2973486B1 (fr) * 2011-03-31 2013-05-03 Air Liquide Procede de separation d'air par distillation cryogenique
US20220065528A1 (en) * 2019-01-25 2022-03-03 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and apparatus for supplying a backup gas under pressure

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0452177A1 (fr) 1990-04-10 1991-10-16 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé et installation de production d'azote gazeux, et système de fourniture d'azote correspondant
US5899093A (en) 1998-05-22 1999-05-04 Air Liquide Process And Construction, Inc. Process and apparatus for the production of nitrogen by cryogenic distillation

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1472402A (en) * 1973-07-18 1977-05-04 Cryoplants Ltd Air separation
JP2716762B2 (ja) * 1988-12-12 1998-02-18 大同ほくさん株式会社 高純度窒素ガス製造装置
FR2665755B1 (fr) * 1990-08-07 1993-06-18 Air Liquide Appareil de production d'azote.
FR2675568B1 (fr) * 1991-04-19 1993-07-16 Air Liquide Procede de separation cryogenique de melanges contenant de l'oxygene et garnissages organises pour la mise en óoeuvre de ce procede.
FR2690231B1 (fr) * 1992-04-17 1994-06-03 Air Liquide Echangeur de chaleur a ruissellement et installation de distillation d'air comportant un tel echangeur.
US5275004A (en) * 1992-07-21 1994-01-04 Air Products And Chemicals, Inc. Consolidated heat exchanger air separation process
US5410885A (en) * 1993-08-09 1995-05-02 Smolarek; James Cryogenic rectification system for lower pressure operation
JP3957842B2 (ja) * 1997-11-25 2007-08-15 大陽日酸株式会社 窒素製造方法及び装置
US6079223A (en) * 1999-05-04 2000-06-27 Praxair Technology, Inc. Cryogenic air separation system for producing moderate purity oxygen and moderate purity nitrogen
US6125656A (en) * 1999-11-03 2000-10-03 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification method for producing nitrogen gas and liquid nitrogen
US6237366B1 (en) * 2000-04-14 2001-05-29 Praxair Technology, Inc. Cryogenic air separation system using an integrated core
US6295836B1 (en) * 2000-04-14 2001-10-02 Praxair Technology, Inc. Cryogenic air separation system with integrated mass and heat transfer
US6351969B1 (en) * 2001-01-31 2002-03-05 Praxair Technology, Inc. Cryogenic nitrogen production system using a single brazement
JP4520667B2 (ja) * 2001-07-17 2010-08-11 大陽日酸株式会社 空気分離方法および装置
EP1300640A1 (fr) * 2001-10-04 2003-04-09 Linde Aktiengesellschaft Procédé et dispositif de production d'azote ultra-pur par séparation cryogénique d'air
US6907751B2 (en) * 2002-07-30 2005-06-21 Air Products And Chemicals, Inc. Liquid distributor
JP4230213B2 (ja) * 2002-12-24 2009-02-25 大陽日酸株式会社 空気液化分離装置及び方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0452177A1 (fr) 1990-04-10 1991-10-16 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé et installation de production d'azote gazeux, et système de fourniture d'azote correspondant
US5899093A (en) 1998-05-22 1999-05-04 Air Liquide Process And Construction, Inc. Process and apparatus for the production of nitrogen by cryogenic distillation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2929384A1 (fr) * 2008-03-27 2009-10-02 Air Liquide Appareil de separation d'air comprenant une simple colonne de distillation

Also Published As

Publication number Publication date
DK1966554T3 (en) 2018-10-15
US20080271481A1 (en) 2008-11-06
CN101341370A (zh) 2009-01-07
ES2689041T3 (es) 2018-11-08
JP5074416B2 (ja) 2012-11-14
WO2007074276A3 (fr) 2007-09-13
JP2009520176A (ja) 2009-05-21
FR2895069A1 (fr) 2007-06-22
CN101341370B (zh) 2011-09-14
EP1966554B1 (fr) 2018-08-15
FR2895069B1 (fr) 2014-01-31
PL1966554T3 (pl) 2018-11-30
EP1966554A2 (fr) 2008-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1966554B1 (fr) Appareil de séparation d'air par distillation cryogénique
CA2788759C (fr) Appareil et procede de separation d'un melange contenant du dioxyde de carbone par distillation
EP2149021B1 (fr) Capacité de stockage, appareil et procédé de production de monoxyde de carbone et/ou d'hydrogène par séparation cryogénique intégrant une telle capacité
CA2865991C (fr) Procede et appareil de separation d'un melange contenant du dioxyde de carbone par distillation
EP1146300B1 (fr) Echangeur vaporiseur-condenseur du type à bain
FR3102548A1 (fr) Procédé et appareil de séparation d’air par distillation cryogénique
EP2132509B1 (fr) Procédé et appareil de séparation d'air par distillation cryogénique
FR3011916A1 (fr) Procede et appareil de separation d'air par distillation cryogenique
FR2930331A1 (fr) Procede et appareil de separation d'air par distillation cryogenique
FR3110686A1 (fr) Procédé de fourniture d’oxygène et/ou d’azote ainsi que d’argon à une zone géographique
FR2930328A1 (fr) Procede et appareil de separation d'air par distillation cryogenique
FR2990019A1 (fr) Procede et appareil de separation d'air par distillation cryogenique
WO2022162041A1 (fr) Procédé et appareil de séparation d'un débit riche en dioxyde de carbone par distillation pour produire du dioxyde de carbone liquide
WO2009136077A2 (fr) Procede et appareil de separation d'air par distillation cryogenique
FR3119884A1 (fr) Procédé de séparation d’air par distillation cryogénique
FR2926355A1 (fr) Colonne de separation d'un melange de monoxyde de carbone et d'azote par distillation cryogenique et appareil incorporant une telle colonne.
FR3110962A3 (fr) Appareil de separation d’un melange gazeux par distillation cryogenique
WO2009130430A2 (fr) Procede et appareil de separation d'air par distillation cryogenique
FR3110685A1 (fr) Procédé et appareil de séparation d’air par distillation cryogénique
FR2929384A1 (fr) Appareil de separation d'air comprenant une simple colonne de distillation
FR3059764A1 (fr) Procede et appareil integres de separation d’air par distillation cryogenique et de refroidissement d’un gaz
FR2947042A1 (fr) Echangeur principal d'un appareil de separation d'air et procede de refroidissement d'air utilisant un tel echangeur
FR2862746A1 (fr) Procede et installation de separation d'air par distillation cryogenique
FR3058996A1 (fr) Procede et installation de separation cryogenique d’un melange gazeux par lavage au methane
FR2825454A3 (fr) Procede et appareil de separation d'air par distillation cryogenique

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200680047954.1

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2006842175

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12097641

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008546547

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 06842175

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2006842175

Country of ref document: EP